Kompassi

Question: Kuinka kompassi toimii?



Kompassi on suunnistamiseen ja navigointiin käytetty väline, joka kertoo kompassityypistä riippuen maapallon ilmansuuntien likimääräiset tai tarkat sijainnit suhteessa käyttäjäänsä. Magneettisessa kompassissa on herkästi liikkuva magneettinen neula, jonka Maan magneettikenttä pitää likimain etelä–pohjois-suunnassa.
Magneettisen kompassin lukema on kompassisuunta. Kun siihen lisätään eksymä, eli kulma, joka johtuu muista lähialueen ulkoisista magnettikentistä kuin maan magneettikentästä, saadaan tulokseksi magneettinen suunta. Tosisuunta saadaan kun magneettisuuntaan lisätään eranto, eli kulma, joka johtuu siitä ettei maan magneettikenttä oikeasti ohjaa kompassin neulaa suoraan kohti kartoissa esitettyjä maan napoja.
Magneettikentän kulman vaihtelu maanpinnantasoon nähden etelänavalta pohjoisnavalle siirryttäessä aiheuttaa sen että magneettisia kompasseja valmistetaan eri vaaituksin eri leveyspiirialueille.[1]

Magneettisella kompassilla suunnistettaessa on siksi siis otettava huomioon, ettei kompassi osoita todelliselle pohjoisnavalle. Kompassin näyttämään vaikuttaa sekä magneettisen pohjoisnavan paikka että magneettikentän paikallinen muoto. Kompassi ei siis osoita myöskään magneettiselle pohjoisnavalle, toisin kuin yleensä luullaan. Suomessa magneettinen pohjoisnapa näkyisi hiukan tosipohjoisesta länteen, mutta kompassin poikkeama eli eranto onkin hieman pohjoisesta itään. Eranto on erisuuruinen riippuen suunnistajan sijainnista maapallolla. Tarkan suunnan saamiseksi on tunnettava sijaintipaikkansa eranto ja korjattava sillä kompassin näyttämää suuntaa.
Magneettisen kompassin toimintaperiaate
Magneettisen kompassin toiminta perustuu siihen, että kompassissa olevan magnetisoidun ja akselinsa ympäri vapaasti kääntyvän neulan S-napa hylkii maapallon magneettista pohjoisnapaa ja osoittaa kohti magneettista etelänapaa. Maan sisällä voidaan ajatella olevan valtava magneetti, jonka myötäisesti, mutta vastakkaissuuntaisesti kompassin neula asettuu.[2]
Kompassityypit

Suunnistuksessa yleisesti käytetty kompassityyppi on levykompassi. Levykompassin levy on merkittävästi rasiaa suurempi ja siinä on yleensä narusta tehty rannehihna. Levyssä saattaa olla kolmion- ja ympyränmuotoiset lovet auttamaan radan piirtämistä kartalle ja eri mittakaavoilla tehdyt mitta-asteikot sivuilla.
Kilpasuunnistajien keskuudessa suosittuja ovat myös peukalokompassit. Niissä levy on jonkin verran rasiaa suurempi ja muotoiltu siten, että kompassi sopii hyvin käteen. Nimensä peukalokompassi saa siitä, että se kiinnitetään peukaloon hihnalla, jolloin kompassi pysyy jämäkästi kädessä. Peukalokompassilla on joskus vaikea ottaa suuntaa pitkillä väleillä.

Sotilaskäytössä olevassa marssikompassissa ei kantamisen helpottamiseksi ole levyä vaan kompassi koostuu rungosta, johon pohjalevy voidaan kiinnittää ruuveilla tarvittaessa, neularasiasta, suuntakehästä ja kompassihihnasta. Marssikompassi kiinnitetään hihnalla vaatetukseen ( vyöhön, taskunnappiin tms. ) tai ranteeseen. Marssikompassissa on vanhastaan käytetty piirujaotusta, mutta pari vuotta sitten Puolustusvoimat vaihtoi sen astejaotukseen, perustellen muutosta Nato-yhteensopivuudella.
Suunto Oy on valmistanut marssikompassia vuodesta 1936.
Levykompassi
Osat
Levykompassi koostuu rungosta, neularasiasta, suuntakehästä ja kompassineulasta. Levy on kompassin alla oleva osa, johon on yleensä merkitty ainakin pohjoissuuntanuoli sekä mitta-asteikko ( tyypillisesti senttijaolla 1:20000-mittakaavaista peruskarttaa, nyk. maastokarttaa varten, jolla 1 cm vastaa 200:aa metriä ). Rasia sisältää nesteen, joka hidastaa neulan liikkeitä, tehden kompassin lukemisesta helpompaa. Komppassin muoviseen alustaan on myös usein merkitty eri mittakaavoja, jotka helpottavat matkojen mittaamista.
Käyttö
Levykompassi asetetaan kartalle siten että kompassin reuna osoittaa sieltä missä ollaan sinne mihin halutaan päätyä ja varmistetaan että kompassilevyssä oleva kiinteä nuoli osoittaa menosuuntaan. Sitten käännetään neularasian kompassihaarukka osoittamaan karttapohjoiseen, yleensä kartat tehdään siten että pohjoinen on ylhäällä. Lopulta pidellään kompassia kädessä vaakasuoraan ja käännytään kunnes kompassineula osuu kompassihaarukkaan. Nyt kompassilevyssä oleva nuoli osoittaa etenemissuunnan.[3]
Kompassiasteikot
Kompasseissa on tyypillisesti jonkinlainen mitta-asteikko, joka on asteina, piiruina tai gooneina. Astekompassin suuntakehä on jaettu 360 asteeseen, tämä on tyypillisin tapa ilmoittaa suunta (0° = pohjoinen, 90° = itä, 180° = etelä ja 270° = länsi). Piiruasteikko jakaa ympyräkehän 6 000 osaan. Piirusuunta ilmoitetaan tyypillisesti kaksijakoisesti: esim. 30-00 osoittaa etelään. Piiruasteikon hahmottaa parhaiten ajattelemalla kellotaulun minuutteja. Gooniasteikossa ympyrä jaetaan 400 osaan, tätä asteikkoa käyttävät kompassit ovat harvinaisia.
Kompassin historia
Kiinalaisten kompassien esiasteita tunnetaan jo ainakin Taistelevien läänitysvaltioiden ajalta (475–221 eaa.). Näistä kehittyi edelleen käytössä oleva luopan. Ensimmäinen eurooppalainen merkintä kompassista on 1190-luvulta Alexander Neckam teoksessa De naturis rerum. Arabimaissa kompassi mainitaan ensimmäisen kerran 1200-luvun puolessavälissä. Ei tiedetä, onko kompassi keksitty Euroopassa itsenäisesti, vai onko se kulkeutunut Eurooppaan Kiinasta. Kiinalaisen ja eurooppalaisen kompassin tärkein ero on siinä, että Kiinassa neulan merkitty kärki osoittaa etelän suunnan, kun taas Euroopassa kärki osoittaa aina pohjoisen. Kiinalaiset jakoivat tuuliruusun 24 osaan, eurooppalaiset puolestaan 16 osaan ja edelleen 360 asteeseen.
Kiinalaisten muistiinpanojen mukaan kompassia käytettiin ainakin jo 2634 eaa. Vuosiluku saattaa olla epätarkka, mutta kiinalaiset kuitenkin keksivät ensimmäisinä, että magneettisuutta voidaan käyttää suunnistukseen. Kompasseja käytettiin Kaukoidässä yleisesti jo 200-luvulla.[4] Kiinalaiset eivät olleet merenkulkijoita, ja siksi eurooppalaiset olivat ensimmäiset, jotka kehittivät kompassin tarkkuutta ja vakautta niin, että siitä oli hyötyä pitkillä merimatkoilla.
Viikingit käyttivät kompassia 1000-luvulla, ja ensimmäinen todellinen selonteko kompassista Euroopassa ajoittuu vuoteen 1190. Arabimaissa kompassi mainitaan ensimmäisen kerran 1200-luvulla. Vasta paljon myöhemmin magneettineula huomattiin ripustaa vapaasti painopisteestään, jolloin neula kääntyy osoittamaan Maan magneettikentän todellista suuntaa. Magneettisen pohjoisen ja karttapohjoisen välinen kulma (eranto) havaittiin jo varhaisessa vaiheessa.
Ensimmäisen kerran kompassin asteikko jaettiin 16 tuulen sijasta 360 asteeseen 1400-luvulla. Tämä merkitsi vallankumousta merenkulussa, sillä nyt kyettiin määrittämään suuntimat tarkasti, ja tämä johti portolaanikarttojen syntyyn. Saksalainen Gerhard Krämer (Gerardus Mercator) kehitti 1500-luvulla ensimmäisen käyttökelpoisen karttaprojektion, Mercatorin projektion, joka on yhä edelleen merikarttojen perusprojektio. Tämä mahdollisti merkintälaskun käyttämisen navigoinnin apuna.
Puualuksissa kompassin eksymällä ei ollut juurikaan merkitystä, mutta merenkulun kehittyessä laivojen metalliosat, kuten runko, koneisto ja aseistus aiheuttivat häiriöitä kompassin toimintaan. 1800-luvun lopulla alettiin kompassi sijoittaa erilliseen säältä suojattuun kompassikaappiin ja kompensoida eksymä kahdella kompassin sivuille kiinnitetyllä säädettävällä rautakuulalla. Tässä muodossaan magneettikompassi on säilynyt merenkulussa meidän päiviimme saakka.
1911 Elmer Sperry keksi hyrräkompassin, joka perustuu gyroskoopin toimintaan. Hyrräkompassi on paljon magneettikompassia tarkempi eikä siinä ole eksymää, mutta se on toiminnaltaan paljon monimutkaisempi kuin magneettikompassi.
Nestetäytteisen kompassin keksi vuonna 1936 Tuomas Vohlonen.

Katso myös
Eksymä
Karttaprojektio
Antikytheran kone
Lähteet

Luokka:Esiteolliset keksinnöt
Luokka:Magnetismi
Luokka:Mittalaitteet
Luokka:Suunnistus
Luokka:Navigointi
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit